QCM : Les milieux intérieurs : eau et solutions — 20 questions

Questions et réponses du QCM

1. Que représente le nombre d’Avogadro ?

Le nombre d’atomes contenus dans 12 g de carbone 12, égal à 6,022×10236{,}022\times10^{23}
La masse en grammes d’une mole d’atomes, égale à 6,022×10236{,}022\times10^{23}
Le nombre de protons contenus dans 12 g de carbone 12, égal à 6,022×10236{,}022\times10^{23}
Le nombre de molécules contenues dans 1 g de toute substance, égal à 6,022×10236{,}022\times10^{23}

Le nombre d’atomes contenus dans 12 g de carbone 12, égal à $$6{,}022\times10^{23}$$

Explication

Le nombre d’Avogadro correspond au nombre d’atomes présents dans 12 g de carbone 12 et vaut 6,022×10236{,}022\times10^{23}. Il s’agit d’un nombre d’entités, et non d’une masse ni d’un nombre limité aux protons.

2. Selon quelles interactions entre constituants les cristaux sont-ils classés ?

Liquides, gazeux, vitreux et polymères
Moléculaires, atomiques ou covalents, ioniques et métalliques
Ductiles, malléables, tenaces et facilement fusibles
Thermiques, électriques, optiques et magnétiques

Moléculaires, atomiques ou covalents, ioniques et métalliques

Explication

La classification distingue les cristaux moléculaires, atomiques ou covalents, ioniques et métalliques selon les interactions entre leurs constituants. Les autres regroupements correspondent à des états, des propriétés ou des catégories qui ne constituent pas cette classification.

3. Quels sont les trois états principaux de la matière ?

L’état solide, l’état liquide et l’état gazeux
L’état solide, l’état plasma et l’état gazeux
L’état liquide, l’état plasma et l’état condensé
L’état cristallin, l’état liquide et l’état ionisé

L’état solide, l’état liquide et l’état gazeux

Explication

Les trois états principaux étudiés sont les états solide, liquide et gazeux. Le plasma et l’état ionisé ne remplacent pas l’état liquide dans cette classification de base.

4. Comment obtient-on la pression totale d’un mélange de gaz parfaits ?

En additionnant les pressions partielles de ses constituants
En multipliant les pressions partielles par les fractions molaires
En soustrayant la pression de vapeur à chaque pression partielle
En divisant la somme des quantités de matière par le volume

En additionnant les pressions partielles de ses constituants

Explication

La loi de Dalton stipule que la pression totale est la somme des pressions partielles, soit PT=iPiP_T = \sum_i P_i. La multiplication par les fractions molaires sert à déterminer une pression partielle à partir de la pression totale.

5. Quelle combinaison décrit correctement l’organisation et la compressibilité des trois états ?

Le solide est ordonné et presque incompressible, le liquide est désordonné et presque incompressible, et le gaz est compressible
Le solide est presque incompressible et désordonné, le liquide est expansible et ordonné, et le gaz est incompressible
Le solide est ordonné et expansible, le liquide est compressible et désordonné, et le gaz est ordonné
Le solide est désordonné et compressible, le liquide est ordonné et expansible, et le gaz est presque incompressible

Le solide est ordonné et presque incompressible, le liquide est désordonné et presque incompressible, et le gaz est compressible

Explication

Les particules d’un solide sont ordonnées et très peu compressibles, celles d’un liquide sont désordonnées mais restent peu compressibles, tandis qu’un gaz est compressible et expansible. Les autres associations attribuent à chaque état des propriétés appartenant à un autre état.

6. Que devient la pression de vapeur saturante d’un liquide lorsque sa température augmente ?

Elle diminue, car les molécules gazeuses retournent plus vite dans le liquide
Elle augmente, car l’équilibre entre les phases se déplace vers davantage de vapeur
Elle reste constante, car elle ne dépend pas de la température
Elle devient nulle, car le liquide perd toute capacité d’évaporation

Elle augmente, car l’équilibre entre les phases se déplace vers davantage de vapeur

Explication

La pression de vapeur saturante est la pression d’équilibre entre les phases gazeuse et liquide, et elle augmente avec la température. Elle ne reste donc pas constante lorsque le liquide est chauffé.

7. Laquelle de ces grandeurs est une propriété mécanique propre à l’état solide ?

La température de fusion
La masse volumique
La ductilité
La solubilité

La ductilité

Explication

La ductilité fait partie des propriétés mécaniques des solides, avec la dureté, la ténacité et la malléabilité. La masse volumique, la température de fusion et la solubilité sont des propriétés physiques.

8. Quel modèle décrit correctement un gaz parfait ?

Des particules volumineuses rapprochées, avec des attractions fortes et des chocs inélastiques
Des particules immobiles disposées régulièrement, avec des répulsions permanentes
Des particules liquides déformables, avec des collisions rares et des forces variables
Des particules ponctuelles très éloignées, sans interactions, avec des chocs élastiques

Des particules ponctuelles très éloignées, sans interactions, avec des chocs élastiques

Explication

Le modèle du gaz parfait assimile les particules à des points très éloignés, dépourvus de forces d’interaction, et suppose des chocs élastiques. Un gaz réel possède au contraire un volume propre et des interactions entre particules.

9. Quel volume occupe une mole de gaz aux conditions normales, soit P=1atmP = 1\,\mathrm{atm} et T=273KT = 273\,\mathrm{K} ?

24,0 L
2,24 L
224 L
22,4 L

22,4 L

Explication

Aux conditions normales de température et de pression, une mole de gaz occupe un volume de 22,4 L. La valeur 24,0 L correspond à une approximation utilisée pour des conditions de température différentes.

10. Pour un atome noté ZAX^{A}_{Z}X, quelle relation permet de déterminer le nombre de neutrons NN ?

N=AZN=A-Z
N=A×ZN=A\times Z
N=ZAN=Z-A
N=A+ZN=A+Z

$$N=A-Z$$

Explication

Le nombre de nucléons AA est la somme des protons ZZ et des neutrons, d’où N=AZN=A-Z. L’écriture A+ZA+Z additionnerait deux grandeurs qui ne permettent pas d’obtenir le nombre de neutrons.

11. Comment définir la pression partielle d’un constituant gazeux dans un mélange ?

La pression mesurée après élimination de toutes les molécules du constituant
La différence entre la pression totale et la température du mélange
La pression exercée par l’ensemble des constituants dans leur volume propre
La pression qu’il exercerait s’il occupait seul le volume du mélange

La pression qu’il exercerait s’il occupait seul le volume du mélange

Explication

La pression partielle est la pression qu’un gaz exercerait s’il était seul dans le volume occupé par le mélange. La pression totale concerne l’ensemble des gaz et ne se confond pas avec celle d’un constituant.

12. Quel changement d’état transforme un liquide en solide ?

La solidification
La fusion
La sublimation
La vaporisation

La solidification

Explication

La solidification correspond au passage de l’état liquide à l’état solide. La fusion décrit le passage inverse, du solide vers le liquide.

13. Quelle est l’origine microscopique de la pression exercée par un gaz sur les parois d’un récipient ?

Les chocs des molécules contre les parois
La transformation des molécules en particules immobiles
La dissolution des molécules dans les parois
L’attraction gravitationnelle entre les molécules

Les chocs des molécules contre les parois

Explication

La pression résulte de la force exercée par les molécules lorsqu’elles heurtent les parois du récipient. La dissolution, la gravitation intermoléculaire et l’immobilité ne constituent pas le mécanisme décrit.

14. Deux atomes sont des isotopes lorsqu’ils possèdent…

des nombres de neutrons différents et des propriétés chimiques différentes
des nombres de protons différents et le même nombre de neutrons
le même nombre de protons et des nombres de neutrons différents
le même nombre de nucléons et des nombres d’électrons différents

le même nombre de protons et des nombres de neutrons différents

Explication

Des isotopes ont le même nombre de protons, mais des nombres de neutrons différents. Leur nombre d’électrons et leurs propriétés chimiques restent donc identiques pour des atomes neutres.

15. Quelle description représente correctement la structure d’un atome ?

Un noyau de protons et de neutrons entouré d’électrons
Un ensemble de neutrons entouré d’un cortège de protons
Un cortège de protons et d’électrons entourant des neutrons
Un noyau d’électrons et de neutrons entouré de protons

Un noyau de protons et de neutrons entouré d’électrons

Explication

Le noyau rassemble les protons et les neutrons, tandis que les électrons forment le cortège électronique autour de lui. Confondre les électrons avec les constituants du noyau inverse ces deux régions de l’atome.

16. Comment les interactions entre particules évoluent-elles du solide au gaz ?

Elles sont négligeables dans le solide, faibles dans le liquide et très fortes dans le gaz
Elles sont très fortes dans le solide, faibles dans le liquide et négligeables dans le gaz
Elles restent très fortes dans les trois états, avec une organisation différente
Elles sont faibles dans le solide, très fortes dans le liquide et négligeables dans le gaz

Elles sont très fortes dans le solide, faibles dans le liquide et négligeables dans le gaz

Explication

Les particules sont fortement liées dans un solide, moins fortement dans un liquide et presque indépendantes dans un gaz. L’augmentation de leur éloignement explique la diminution des interactions lors de ce passage.

17. Quelle comparaison décrit correctement les cristaux, les matériaux amorphes et les cristaux liquides ?

Les trois états possèdent le même ordre structural, mais des températures de fusion différentes
Les cristaux sont désordonnés, les amorphes ordonnés et les cristaux liquides sont totalement immobiles
Les cristaux sont ordonnés, les amorphes désordonnés et les cristaux liquides combinent ordre et mobilité
Les cristaux liquides sont amorphes, tandis que les cristaux et les verres ont une organisation identique

Les cristaux sont ordonnés, les amorphes désordonnés et les cristaux liquides combinent ordre et mobilité

Explication

Les cristaux présentent un ordre marqué, les états amorphes et vitreux un désordre, tandis que les cristaux liquides associent une organisation régulière à une mobilité des structures. Ils ne possèdent donc pas tous la même organisation interne.

18. Que se produit-il généralement lorsque la température augmente suffisamment dans une substance ?

Les particules s’immobilisent et la substance devient progressivement plus ordonnée
Les particules se rapprochent et la substance peut passer du gaz au liquide puis au solide
Les particules s’éloignent et la substance peut passer du solide au liquide puis au gaz
Les particules cessent d’interagir et la substance reste dans son état initial

Les particules s’éloignent et la substance peut passer du solide au liquide puis au gaz

Explication

Une hausse de température compense les interactions entre particules, ce qui favorise leur éloignement et les passages vers des états moins condensés. Le rapprochement et l’immobilisation décrivent plutôt un refroidissement ou une solidification.

19. Un mélange gazeux contient une fraction molaire xi=0,30x_i = 0,30 d’un gaz et sa pression totale vaut PT=2,0barP_T = 2,0\,\mathrm{bar}. Quelle est sa pression partielle ?

Pi=2,30barP_i = 2,30\,\mathrm{bar}
Pi=0,60barP_i = 0,60\,\mathrm{bar}
Pi=6,67barP_i = 6,67\,\mathrm{bar}
Pi=1,70barP_i = 1,70\,\mathrm{bar}

$$P_i = 0,60\,\mathrm{bar}$$

Explication

La relation Pi=xiPTP_i = x_iP_T donne Pi=0,30×2,0=0,60barP_i = 0,30 \times 2,0 = 0,60\,\mathrm{bar}. La fraction molaire est sans dimension et ne doit pas être interprétée comme une pression.

20. Quelle propriété distingue correctement les trois états de la matière ?

Le solide a une forme et un volume propres, le liquide un volume propre, et le gaz n’a ni forme ni volume propres
Le solide et le liquide ont une forme propre, tandis que le gaz possède un volume propre
Le solide a un volume propre, le liquide une forme propre, et le gaz possède une forme propre
Le solide n’a pas de volume propre, le liquide n’a pas de forme propre, et le gaz a une forme propre

Le solide a une forme et un volume propres, le liquide un volume propre, et le gaz n’a ni forme ni volume propres

Explication

Un solide conserve sa forme et son volume, tandis qu’un liquide conserve son volume mais adopte la forme du récipient. Un gaz s’étend dans l’espace disponible et ne possède donc ni forme ni volume propres.

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De quoi est constitué un atome ?

D'un noyau avec protons et neutrons, entouré d'un cortège électronique.

Que contient le noyau d'un atome ?

Z protons et N neutrons.

Quelle est la masse approximative d'un électron ?

Environ 0,9×10300,9×10^{-30} kg.

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